ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидролиз силикатов и алюмосиликатов, кислотное выщелачивание пород и техногенный метасоматоз из "Гидрогеохимия техногенеза " Как видно из материалов П главы, в техногенной метаморфизации подземных вод большую роль играют гетерогенные процессы массообмена, в результате которых происходит образование новых твердых фаз — техногенных осадков. Указанные процессы делятся на две большие группы. Первую составляют процессы, протекающие с участием водоносных пород. Они включают гидролиз силикатов и алюмосиликатов, кислотное выщелачивание карбонатных пород и карбонатов терригенных отложений, гипсов и ангидритов техногенный метасоматоз. Во вторую группу входят процессы взаимодействия ингредиентов загрязненных атмосферных осадков, сточных и природных вод, завершаюцщеся осаждением твердых фаз. К ним относятся гетерогенные процессы окисления—восстановления и осаждения. [c.114] Рассматриваемые процессы изучены в меньшей степени, чем гетерогенные процессы окисления—восстановления и осаждения-растворения, В существующей литературе по загрязнению Подземных вод на них не обращалось должного внимания- Техногенный метасоматоз как процесс массообмена ранее не был известен. [c.114] Гвдролиз и кислотное выщелачивание водоносных пород. Гидролиз объединяет процессы взаимодействия водородных и гидроксильных ионов воды с различными твердыми фазами. В загрязненных водоносных горизонтах преобладает гидролиз силикатов и алюмосиликатов. Основными источниками ионов Н и ОН в метаморфизованных водах являются сама вода как растворитель, кислоты и основания, поступающие с загрязненными атмосферными осадками и сточными водами и образующиеся в результате химических и биохимических процессов. В связи с этим четкого 1мзграничения процессов гидролиза И выщелачивания пород здесь провести нельзя. [c.114] Образование серной кислоты также происходит при биохимическом и химическом окислении серы, сероводорода, сульфидов и серосодержащих органических соединений (см. главу VI). К поступлению ионов водорода в метаморфизованные подземные воды приводит и электролитическая диссоциация слабых кислот. Среди них важную геохимическую роль иг иют угольная и уксусная кислоты. Углекислота не только содержится в загрязненных атмосферных осадках, сточных и природных водах, но и генерируется при закачке сжатого СО2 и карбонизированной воды для повыщения нефтеотдачи коллекторов II и III подзон. Как будет показано в главе VI, уксусная кислота является промежуточньпи про-д5 ктом биоокисления нефтяных углеводородов в загрязненных ими водах. [c.115] В зависимости от того, какой из ионов — Н или ОН — участвуют в рассматриваемом процессе, следует различать кислый и щелочной гидролиз минералов водоносных пород. Если кислый гидролиз широко распространен и в природных водах, то щелочной характерен главным образом для загрязненных подземных вод. Этот вывод также следует из сопоставления pH природных и загрязненных подземных вод. Значения pH природных вод варьируют в пределах 0,5—12,5, причем наиболее высокая щелочность свойственна термальньпл водам [112, 175]. По нашим даннь , pH загрязненных подземных вод изменяется от 1 до 13,6. Сильнощелочные загрязненные воды формируются в условиях как низких, так и высоких пластовых температур. [c.115] Н48Ю5 и осажденной кремнекислоты соответственно. При Р = 0,1 МПа и температурах 25 и 100 °С 1 соответственно равен -3,68 и -2,96. Тепловой эффект гидролиза при 25 С составляет -20,47 кДж/моль. При осаждении кремнекислоты и последующей ее кристаллизации вьщеляется 17,16 кДж/моль тепла. [c.116] Тем не менее материалы табл. 22 дают возможность выявить некоторые особенности протекания кислого гидролиза в метаморфизованных подземных водах каждой подзоны техногенного давления на континентальную гидролитосферу. Прежде всего из табл. 22 следует, что в зависимости от кислотности среды, концентрации отдельных макрокатионов и комплексов ЩЗЮ кислый гидролиз алюмосиликатов завершается образованием гиббсита, каолинита или монтмориллонита. Величины тепловых эффектов реакций показывают, что они протекают как с вьщелением, так и с поглощением тепла. Реакции 2, 5—10, 12—15, 17, 22 и 24 (см. табл. 22) экзотер-мичны, реакции 1, 3,4,11,16,18—21,23 эндотермичны. [c.117] Сопоставление тепловых эффектов реакций и термических условий I—IV подзон (табл. 3) свидетельствует о том, что условия I подзоны, где метаморфизованные воды имеют более низкую температуру, чем в других подзонах, благоприятны для протекания экзотермических реакций. Наибольшей интенсивностью здесь отличаются реакции 9, 13—15, 17, причем особенно реакция 15. Они вьщеляются более высокими тепловыми эффектами. Анализ параметров экзотермических реакций показывает, что в I подзоне неустойчивы, т.е. в первую очередь подвергаются гидролизу, хлорит, альбит, анортит, мусковит и иллит, в меньшей степени — микроклин. В I подзоне хлорит гидролизуется с образованием и гиббсита, и каолинита, и монтмориллонита в зависимости от условий среды. Гидролиз слюд и гидрослюд здесь завершается с появлением каолинита. В I подзоне быстро гидролизуются натрово-кальциевью полевые шпаты. Конечными продуктами гидролиза альбита являются каолинит или монтмориллонит, анортита — гиббсит, иллит, каолинит или монтмориллонит. Гидролиз микроклина (представитель калиевых полевых шпатов) приводит к образованию каолинита. Таким образом, в I подзоне устойчивы каолинит, монтмориллонит и гиббсит. [c.117] Условия II и III подзон техногенного давления на подземную гидросферу стимулируют протекание эндотермических реакций. Условия II подзоны наиболее благоприятны для реакций 1,4, 11, 18, 20, в несколько меньшей степени — для реакции 3 (см. табл. 22). В условиях III и IV подзон наиболее активны реакции 16,19,21,23. Основным продуктом кислого гидролиза алюмосиликатов во II подзоне является гиббсит. Гидролиз альбита и микроклина идет с образованием соответственно каолинита и монтмориллонита. Поскольку гидролиз МОНТ морил лонитя завершается образованием гиббсита, то наиболее устойчивым продуктом гидролиза алюмосиликатов в условиях II подзоны можно считать гиббсит. В П1 и IV подзонах доминирует гидролиз гидрослюд и монтмориллонита, продуктом которого является гиббсит. Таким образом, гиббсит — главный продукт гидролиза в метаморфизованных подземных водах II—IV подзон. [c.117] Примечания. 1. При составлении таблицы и расчетах ее данных использованы материалы В.П. Зверева [ 79 ]. 2. Тепловой эффект реак -к ций для 298° К определен по энтальпии. [c.119] Примечания. 1. В расчетах данных таблицы использованы этачения изменений изобарно-изотермического потенциала и эн-м тальпии реагентов и продуктов реакций, взять из работ [153,186]. 2. Тепловой эффект реакций рассчитан для Г = 298 К. [c.123] Условия II и III подзон техногеиеза благоприятны для протекания эндотермических реакций щелочного гидролиза 1, 4-6, 10, 13, 14, 16-22 (см. [c.125] Примечания. 1. Прочерк означает отсутствие данных. 2. Термохимические данные, использованные в расчетах, взяты из сводки [201 ]. [c.126] При гидролизе таких сложных по своему строению минералов, как монтмориллониты, иллит, наблюдается многостадийность процесса, когда на разных стадиях доминирует тот или иной вид кинетики гидролиза. Отсюда следует, что разработка моделей геохимической миграции в метаморфизованных водах, осложненной гидролизом силикатов и алюмосиликатов, должна опираться на экспериментальные исследования кинетики рассматриваемого процесса. Полученные значения констант скорости гидролиза позволят количественно обосновать роль гидролиза силикатов и алюмосиликатов отдельных классов в техногенно-геохимическом массообмене. [c.129] Вернуться к основной статье